CN86103640A - 起重机升降机构自动控制系统 - Google Patents

Abstract

起重机升降机构自动控制系统，是绕线型电动机驱动的起重机升降机构。用正向、反向与单相加反接制动的电动控制联锁系统，实现制动电源自动投入和切除。在系统中增设机械三联锁，与电气三联锁相匹配，这种电气和机械的双重三联锁，避免了电气或机械三联锁的误动作，使这套控制系统比其他控制系统都完善、先进，而造价只是其他桥吊的1/2～1/3，故障停机率减少37％，工效提高12％，维护费用成倍地降低。特别适用于我国的桥式吊车。

Description

本发明涉及起重机升降机构自动控制系统，即绕线型电动机驱动的起重机升降机构，用正向、反向与单相加反接制动的电动控制联锁系统，其下降后的制动是利用操作机构的零位使单相制动先自动投入，经延时后又自动切除，随之使反接制动自动投入控制系统;本发明还设有特殊的机械三联锁与电气三联锁相匹配，是一种电气与机械的双重三联锁的自动控制系统。

本发明之前，我国的50吨以下的起重机，其升降机构系采用中国工业出版社1980年出版的，由《起重机设计手册》编写组编的《起重机设计手册》中介绍的，起升机构PQSI控制屏，即起升机构单相、反接制动的调速系统。

近几年来，对PQSI控制屏作了一些改进，类似于太原重型机器厂设计研究所1981年9月印刷的，由侯新田等编写的《起重机用PQS系列屏的改进》中介绍的，正向、反向与单相制动换接系统，已设计出了一种新的换向环节。此改进对换接虽稍有改善，但是没有根本性的突破，使用中仍然存有撞击、噪音、震动、电机过热以致烧毁电机等问题。产生这些问题的主要原因为：

1.方向接触器与单相接触器的换接设计欠妥，使操纵把从下降方向快速拉回零位，尤其从第三档突然快速拉回零位或拉过了零位，单相制动来不及投入，电机从全速下降立刻变为上升状态，电机马上得到相反的全电流，产生很强的反接力矩来制动电机，因而电机内发出强电流撞击声。 由于电机频繁的正反转，经常发生反接制动的强电流，加快了电机的损伤，缩短了电机的寿命。

2.方向接触器得电吸合与失电释放均有一个延缓时间，且各接触器的固有延缓时间不等。当操纵把在下降方向第三档位置时，为了紧急制动快速拉回零位或拉过了零位，上升接触器随即得电工作，若下降接触器失电释放的延缓时间稍长，就出现在下降接触器的主触头没有完全断开或其弧光还未消失，上升接触器主触头就已得电的情况，形成上升、下降接触器主触头重叠得电，引起相间短路事故。当控制器采用联动控制台时，由于其档位间距小，快速紧急拉回零位或拉过零位的操作时间一般小于1/10秒甚至更短，这样更容易引起相间短路事故。

3.PQSI系统单相运转时间不允许大于一分钟。从单相制动到反接制动应在一分钟内完成，但是该系统中没有防止单相运转时间过长的措施，一旦时间超过就产生电机发热而可能烧坏。

目前国内外，起重机升降机构大部份采用能耗制动、涡流制动、自激式能耗制动和转子接入可控硅的调速系统，其运行性能较好，但是造价较高。

本发明是对我国50吨级以下的起重机升降机构PQSI控制系统中的改进。改变了PQSI系统中的换相线路及换相元件，并使其监控主回路的弧光或弧电压是否熄灭或消失，再由此发出是否换相的指令，即电动机定子完全与电源断开，换向继电器线圈断电，其常闭触头闭合，方向接触器才能得电，从而实现了电动机运行状态的正常转换;增加时间继电器，使操纵把从下降位置的第三档快速拉回零位时，时间继电器线圈失电，其常开触点瞬时闭合，待主回路的弧光消失后，单相制动接触器投入，实行单相制动，待该时间继电器一接点延时断开，另一接点延时闭合后，单相制动结束，反接电源投入，实行反接制动;同时在该 系统中增加了与正向、反向和单相制动的电气三联锁相匹配的机械三联锁。这种由电气和机械的双重三联锁，使这套控制系统比其他控制系统都完善、先进。

本发明的方法是在改进型的PQSI控制系统中增设时间继电器，实现制动电源自动投入和切除。操纵把在下降位置的第三档时，下降接触器线圈得电，下降主触头闭合，电机反转，升降机构下降，这时电机处于再生运转状态。为了制动升降机，将操纵把拉回零位，下降接触器线圈失电，其主触头断开，下降接触器常闭辅助触头接通，单相制动接触器线圈得电，单相制动主触头闭合，使电机自动进入单相制动状态下运转;同时，由于下降接触器线圈失电，常开辅助触头断开，使时间继电器线圈失电，其常开与常闭触点分别延时断开与接通，使单相制动电源自动切除，上升接触器线圈得电，上升接触器主触头闭合，反接电源自动投入;另一个时间继电器延时稍长，等延时断开后，上升接触器线圈失电，其主触头马上断开，自动切除反接制动电源，升降机构制动完毕;再依附液压抱闸作用，使升降机构稳定地停留在预定位置。这样通过延时约相差一倍的两个延时继电器配合使用，实现了单相制动与反接制动的自动投入和切除。

为了使升降机构的制动更加准确、可靠，增设了机械三联锁，实现了电器与机械互相匹配的双重三联锁，防止了电气系统中产生的误动作，完善了这套控制系统。

本发明的方法进一步用附图1～3说明。

附图1为电气控制系统图

附图2为机械三联锁结构图

附图3为机械系统与电气系统衔接示意图

在附图1中将联动控制器操纵把^〔LK〕拉到上升方向^〔Ss〕的1或2或3档位时，上升接触器线圈^〔5A〕得电，辅助常开触头^〔5F〕闭合，使制动 接触器线圈^〔10A〕得电，使主触头^〔10〕闭合，电力液压推动器电机^〔YT〕运转，打开制动器，同时主触头^〔5〕闭合，主电机RD运转使升降机上升运行。此时上升接触器的常闭辅助触头^{〔5C、5D〕}断开，使下降接触器线圈^〔6A〕与单相制动接触器线圈^〔7A〕不能得电，从而使下降主触头〔6〕和单相制动主触头〔7〕均不能闭合，保证上升运转正常进行，即实现了上升、下降和单相制动三者之间的电气三联锁。在上升接触器线圈^〔5A〕与制动接触器线圈^〔10A〕得电时，辅助常开触头^{〔5E、10B〕}闭合，时间继电器线圈^〔9A〕得电，辅助触头^{〔9B、9C〕}瞬时闭合。将操纵把^〔LK〕拉回零位，上升接触器线圈^〔5A〕失电，使主触头^〔5〕断开，电机^〔RD〕失去三相电源上升动作停止，制动接触器线圈^〔10A〕失电，主触头^〔10〕断开，电机^〔YT〕停转，制动器便投入，把电动机刹住，並且辅助常开触头^{〔5E、10B〕}断开，时间继电器线圈^〔9A〕便失电，由于其延时断开性能，使时间继电器的辅助触头^〔9C〕尚未断开，上升接触器线圈^〔5A〕仍属得电状态，主触头^〔5〕尚未断开，电动机还处于上升运转状态，即抱闸投入后，电动机保留一定时间的上升转矩，以防止升降机构在上升停车时出现淄钩事故。

将联动控制器操纵把^〔LK〕拉到下降方向^〔Jj〕第三档^〔3A〕时，下降接触器线圈^〔6A〕得电，其辅助触头^〔6F〕闭合，使时间继电器线圈^〔9A〕得电，其辅助触头^〔9B〕瞬时闭合，制动接触器线圈^〔10A〕得电，其主触头^〔10〕闭合，液压推动器电机^〔YT〕运转，打开抱闸;同时下降接触器主触头^〔6〕闭合，升降机构开始下降运行;同时下降接触器的辅助触头^〔6E〕闭合，使时间继电器线圈^〔8A〕得电，其辅助触头^〔8C〕瞬时闭合和辅助触头^〔8B〕瞬时断开，为实现下降的单相制动及反接制动作准备;由于下降接触器线圈^〔6A〕得电，其辅助触头^{〔6C、6D〕}均断开，使单相制动接触器线圈^〔7A〕及上升接触器线圈^〔5A〕均不能得电，确保下降运行的顺 利进行，即下降、上升及单相三者之间实现电气三联锁。

为了使升降机构停止下降，将操纵把^〔LK〕拉回零位，下降接触器线圈^〔6A〕失电，使其辅助触头^{〔6E、6F〕}断开，时间继电器线圈^{〔8A、9A〕}失电，但是由于这两个时间继电器均具有一定的延时性，时间继电器的另一辅助触头^〔8C〕尚未断开，使单相制动接触器线圈^〔7A〕得电，主触头^〔7〕闭合，自动进行单相制动。当时间继电器的辅助触头^〔8C〕延时后断开，使单相制动接触器线圈^〔7A〕失电，主触头^〔7〕断开，单相制动便自动切除;随辅助触头^〔8C〕断开时，辅助触头^〔8B〕同时闭合，由于时间继电器的延时性能，辅助触头^〔9C〕尚未断开，使得上升接触器线圈^〔5A〕便得电，主触头^〔5〕闭合，使单相制动自动的转为反接制动。当辅助触头^〔9C〕经一定的延时后自动断开，使上升接触器线圈^〔5A〕失电，主触头^〔5〕断开，又自动切除反接电源。这样就实现了升降机构在下降过程中停止时，单相制动电源与反接制动电源均能自动投入和切除，保证了下降时的稳定停车。

在图2中，将连杆^〔12〕旋转15～30°，连接销钉^{〔18A、18B〕}在连杆孔槽^{〔22、19〕}的位置中滑动，销钉^〔18A〕使连杆^〔13〕下移，通过销钉^〔18D〕压住连杆^〔14〕不得活动;销钉^〔18B〕使连杆^〔11〕上移，通过销钉^〔18F〕拉住连杆^〔16〕不得活动，即连杆^〔12〕旋转，则使连杆^{〔14、16〕}不能旋转。

若将连杆^〔14〕旋转15～30°，销钉^〔18C〕在孔槽^〔24〕内滑动下压，使销钉^〔18D〕上抬和连杆^〔15〕下移，通过销钉^〔18E〕压住连杆^〔16〕不得活动;销钉^〔18D〕推动连杆^〔13〕上移，并通过销钉^〔22〕使连杆^〔12〕不得活动，即连杆^〔14〕旋转，则使连杆^{〔16、12〕}不能旋转。

若连杆^〔16〕旋转15～30°，同样可通过销钉^{〔18F、18E〕}分别使连杆^{〔11、15〕}下拉和上推，从而使连杆^{〔12、14〕}不能旋转。这就是本发明中机械三连锁的结构原理。

该结构的构件可以用钢板或方、园钢材加工而成;构件的钢质可以用普通碳素钢，用合金钢效果更好。连杆中的孔槽宽度为8～15毫米，长度按设备与结构的具体情况而定，一般为20～80毫米;每个销钉直径为8～15毫米，外端带防滑销或螺帽^〔23A〕。

在图2、3中，当上升接触器线圈^〔5A〕得电时，该接触器的动铁芯^〔17A〕被吸合，带动连杆^〔20A〕旋转，从而使连杆^〔12〕旋转15～30°，于是销钉^〔18〕在连杆孔槽^〔22〕内滑动，并使连杆^〔13〕下压，通过销钉^〔18D〕压住连杆^〔14〕，从而使连杆^〔20B〕拉着动铁芯^〔17B〕不能吸合;在连杆^〔12〕转动时，销钉^〔18B〕在连杆孔槽^〔19〕内滑动，拉住连杆^〔11〕，又通过销钉^〔18F〕拉住连杆^〔16〕，使连杆^〔20C〕拉着动铁芯^〔17C〕不被吸合。

当下降接触器线圈^〔6A〕得电时，该接触器动铁芯^〔17C〕被吸合，使连杆^〔20C〕带动连杆^〔16〕旋转15～30°，于是销钉^〔18F〕牵动连杆^〔11〕下移，通过销钉^〔18B〕拉住连杆^〔20A〕使动铁芯^〔17A〕不能吸合;在连杆^〔16〕旋转时，销钉^〔23C〕上抬，推动连杆^〔15〕并通过销钉^〔18C〕撑住连杆^〔14〕，亦即撑住连杆^〔20B〕，使动铁芯^〔17B〕不能吸合。

当单相制动接触器线圈^〔7A〕得电时，动铁芯^〔17B〕被吸合，于是通过连杆^〔20B〕带动连杆^〔14〕旋转15～30°，销钉^〔18C〕推动连杆^〔15〕下移，压住销钉^〔23C〕，并依附连杆^〔16〕使连杆^〔20C〕不得旋转，从而使动铁芯^〔17C〕不被吸合;在连杆^〔14〕旋转时，销钉^〔18D〕上抬，推动连杆^〔13〕上移，依附销钉^〔18A〕、连杆^〔12〕，使得连杆^〔20A〕不能旋转，从而使得动铁芯^〔17A〕不被吸合。这些特点就是与电气三联锁相匹配的机械三联锁。亦即电气与机械的双重三联锁。

连杆^{〔20A、20B、20C〕}同连杆^{〔12、14、16〕}及接触器动铁芯^{〔17A、17B、17C〕}之间用焊接、铆接或用螺栓固定，销钉^{〔18A、18B、18C、 18D、18E、18F〕}与连杆^{〔12、14、16〕}之间用焊接或铆接。

本发明的控制系统在生产实践中，取得了空前的效果。下面列举生产实例。

例一

本发明的控制系统与几种典型吊车，在调速性能的比较见表一

本发明控制系统的造价比PQSI系统稍高一点，但是其性能改善了很多。从表一可看出，本发明的调速性能，从下降情况看比西德、日本桥吊稍有提高和接近，而造价只是它们的1/2～1/3。

例二

本发明的控制系统与几种典型吊车，在使用效果上的比较见表二

本发明的控制系统与其他吊车相比，故障停机率至少减低37.5%，工效提高12%以上，维护费用成倍地降低。

本发明方法独创的电气与机械双重三联锁，其方法简单、效果好，调速性能先进，而造价只是其他桥吊的1/2～1/3，故障停机率减少37%，工效提高12%，维护费用成倍地降低，避免了PQSI下降制动时产生噪音、振动、电机发热现象。本发明方法特别适用于我国的桥式吊车。

Claims (6)

1、起重机升降机构的控制系统，其特征是设有与电气三联锁相匹配的机械三联锁，当上升接触器线圈[5A]得电时，接触器动铁芯[17A]吸合，带动连杆[12]旋转，通过连杆的作用，使接触器动铁芯[17B、17C]不能吸合，同样道理，当下降接触器线圈[6A]得电时，接触器动铁芯[17C]吸合，带动连杆[16]旋转，使接触器动铁芯[17A、17B]不能吸合，当单相制动接触器线圈[7A]得电时，接触器动铁芯[17B]吸合，带动连杆[14]旋转，使接触器动铁芯[17A、17C]不能吸合，实现机械与电气的双重三联锁。

2、根据权利要求1所述，其特征是将连杆^〔12〕旋转15～30°时，由连接销钉^{〔18A、18B〕}分别在连杆孔槽^{〔22、19〕}的位置中滑动，使连杆^〔11〕上移，连杆^〔13〕下压，连杆^〔15〕下压，当连杆^〔14〕旋转15～30°时，带动连杆^〔13〕上移，连杆^{〔11、15〕}下压，当连杆^〔16〕旋转15～30°时，带动连杆^〔15〕上移，连杆^{〔11、13〕}下压，实现了机械三联锁。

3、根据权利要求1所述，其特征是在电路系统图中增加一只时间继电器^〔8A〕及其辅助触头^{〔8B、8C〕}和一个分流电阻^〔RA〕，实现了升降机构在下降停止时平稳的制动。

4、根据权利要求1或2所述，其特征是其构件用钢板或方、园钢材加工而成，连杆上部的孔槽宽度为8～15毫米，孔槽长度20～80毫米，销钉直径8～15毫米，外端带防滑销或螺帽^{〔23A、23B、23C、23D〕}。

5、根据权利要求4所述，其特征是构件的材质为普通碳素钢，用合金钢效果更好。

6、根据权利要求1或2所述，其特征是连杆^{〔20A、20B、20C〕}同连杆^{〔12、14、16〕}及接触器动铁芯^{〔17A、17B、17C〕}之间焊接、铆接或用螺栓固定，销钉与连杆^{〔12、14、16〕}之间用焊接或铆接。

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